Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

12.13: الغرويات
فهرس المحتويات

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
Colloids
 
نسخة طبق الأصل

12.13: الغرويات

غالبًا ما يقوم الأطفال في اللعب بعمل معلقات مثل خليط من الطين والماء والدقيق والماء أو تعليق أصباغ صلبة في الماء تُعرف باسم دهان تمبرا. هذه المعلقات عبارة عن مخاليط غير متجانسة تتكون من جزيئات كبيرة نسبيًا يمكن رؤيتها بالعين المجردة أو يمكن رؤيتها بالعدسة المكبرة. تكون عكرة ، وتستقر الجزيئات المعلقة بعد الخلط. من ناحية أخرى ، فإن المحلول عبارة عن خليط متجانس لا يحدث فيه أي ترسيب وتكون فيه الأنواع المذابة عبارة عن جزيئات أو أيونات. تظهر الحلول سلوكًا مختلفًا تمامًا عن عمليات التعليق. قد يكون المحلول ملونًا ، لكنه شفاف ، والجزيئات أو الأيونات غير مرئية ، ولا تستقر عند الوقوف. فئة أخرى من المخاليط تسمى الغرويات (أو المشتتات الغروية) تعرض خصائص وسيطة بين تلك الخاصة بالمعلقات والمحاليل. تكون الجسيمات في المادة الغروانية أكبر من معظم الجزيئات البسيطة ؛ ومع ذلك ، فإن الجسيمات الغروية صغيرة بما يكفي بحيث لا تستقر عند الوقوف.

تحضير الأنظمة الغروانية

يتم تحضير الغرويات عن طريق إنتاج جسيمات ذات أبعاد غروانية وتوزيع هذه الجسيمات في جميع أنحاء وسط تشتت. تتكون الجسيمات ذات الحجم الغروي بطريقتين:

• طرق التشتت: تكسير الجسيمات الكبيرة. على سبيل المثال ، يتم إنتاج أصباغ الطلاء عن طريق تشتيت الجزيئات الكبيرة عن طريق الطحن في مطاحن خاصة.
• طرق التكثيف: النمو من وحدات أصغر ، مثل الجزيئات أو الأيونات. على سبيل المثال ، تتكون السحب عندما تتكثف جزيئات الماء وتشكل قطيرات صغيرة جدًا.

عندما تتلامس بعض المواد الصلبة مع الماء ، فإنها تتفرق تلقائيًا وتشكل أنظمة غروانية. يتصرف الجيلاتين والغراء والنشا ومسحوق الحليب المجفف بهذه الطريقة. الجسيمات هي بالفعل ذات حجم غرواني ؛ الماء يشتتهم ببساطة. يتم إنتاج جزيئات الحليب المجفف ذات الحجم الغروي عن طريق تجفيف رذاذ الحليب. تنتج بعض المرذاذات مشتتات غروانية لسائل في الهواء.

يمكن تحضير مستحلب عن طريق الرج معًا أو مزج سائلين غير قابلين للامتزاج. هذا يكسر سائلًا واحدًا إلى قطرات ذات حجم غرواني ، والتي تتشتت بعد ذلك عبر السائل الآخر. قد يكون من الصعب تنظيف انسكاب النفط في المحيط ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن حركة الأمواج يمكن أن تتسبب في تكوين الزيت والماء لمستحلب. ومع ذلك ، في العديد من المستحلبات ، تميل المرحلة المشتتة إلى الالتحام ، وتشكيل قطرات كبيرة ، والانفصال. لذلك ، عادة ما يتم تثبيت المستحلبات بواسطة عامل استحلاب ، وهي مادة تمنع اندماج السائل المشتت. على سبيل المثال ، القليل من الصابون يثبت مستحلب الكيروسين في الماء. الحليب عبارة عن مستحلب من دهن الزبدة في الماء ، حيث يعمل بروتين الكازين كعامل استحلاب. المايونيز عبارة عن مستحلب الزيت الموجود في الخل ، مع مكونات صفار البيض كعوامل استحلاب.

تشكل طرق التكثيف جسيمات غروانية عن طريق تجميع الجزيئات أو الأيونات. إذا نمت الجسيمات خارج نطاق الحجم الغرواني ، تتشكل قطرات أو ترسبات ، ولا ينتج عن النظام الغرواني. تتكون الغيوم عندما تتجمع جزيئات الماء وتشكل جسيمات بحجم الغروانية. إذا اجتمعت جزيئات الماء هذه لتكوين قطرات ماء كبيرة بشكل كافٍ من الماء السائل أو بلورات الماء الصلب ، فإنها تستقر من السماء على شكل مطر أو صقيع أو ثلج. تتضمن العديد من طرق التكثيف تفاعلات كيميائية. يمكن تحضير معلق غرواني أحمر من هيدروكسيد الحديد (III) عن طريق خلط محلول مركز من كلوريد الحديد (III) مع الماء الساخن:

 Eq1

ينتج محلول الذهب الغروي عن اختزال محلول مخفف للغاية من كلوريد الذهب (III) بواسطة عامل اختزال مثل الفورمالديهايد أو كلوريد القصدير (II) أو كبريتات الحديد (II):

 Eq2

لا تزال بعض أنواع الذهب التي تم تحضيرها في عام 1857 سليمة (لم تتحد الجزيئات وتستقر) ، مما يوضح الاستقرار طويل المدى للعديد من الغرويات.

الصابون والمنظفات

صنع الرواد الصابون عن طريق غليان الدهون بمحلول أساسي قوي مصنوع عن طريق ترشيح كربونات البوتاسيوم ، K2CO3، من رماد الخشب بالماء الساخن. تحتوي الدهون الحيوانية على بوليستر من الأحماض الدهنية (أحماض كربوكسيلية طويلة السلسلة). عندما يتم معالجة الدهون الحيوانية بقاعدة مثل كربونات البوتاسيوم أو هيدروكسيد الصوديوم ، يتشكل الجلسرين وأملاح الأحماض الدهنية مثل حمض البالمتيك والأوليك وحمض دهني. تسمى أملاح الأحماض الدهنية بالصابون. يحتوي ملح الصوديوم لحمض دهني ، ستيرات الصوديوم ، على سلسلة هيدروكربونية غير مشحونة ، ووحدة C17H35 ومجموعة أيونية كربوكسيلية ، COO unit.

يمكن تفسير عملية التنظيف للصابون والمنظفات من حيث تراكيب الجزيئات المعنية. تذوب النهاية الهيدروكربونية (غير القطبية) للصابون أو جزيء المنظف في المواد غير القطبية أو تنجذب إليها ، مثل جزيئات الزيت أو الشحوم أو الأوساخ. الطرف الأيوني ينجذب بالماء (قطبي). ونتيجة لذلك ، فإن جزيئات الصابون أو المنظفات تتجه نحو السطح البيني بين جزيئات الأوساخ والماء ، لذا فهي تعمل كنوع من الجسر بين نوعين مختلفين من المادة ، غير القطبية والقطبية. تسمى جزيئات مثل هذه برمائية لأنها تحتوي على جزء مسعور (“كاره للماء”) وجزء ماء (“محب للماء”). نتيجة لذلك، تصبح جزيئات الأوساخ معلقة كجسيمات غروانية ويتم غسلها بسهولة.

هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Section 11.5: Colloids.


قراءات مُقترحة

Tags

Colloids Salt Water Solution Sand Suspension Flour Cloudy Water Colloidal Dispersion Colloid Solute Solvent Opal Milk Whipped Cream Gases Properties Of Colloid Suspensions Solutions Nanometers Size Of Particles Laser Beam Tyndall Effect

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter